BÀI TIỂU LUẬN xúc tác ENZYME

Trường Đại Học Sư Phạm- Đại Học Đà Nẵng KHOA HÓA HỌC Học Phần: NHIỆT VÀ ĐỘNG HỌC BÀI TIỂU LUẬN XÚC TÁC ENZYME Giáo viên hướng dẫn: Mai Văn Bảy Nhóm SV thực hiện: Nguyễn Hà Quyên (20SHH1) Đặng Thị Ánh Tuyết (20SHH1) Phan Thị Thanh Thảo (20SHH1) Đà Nẵng, tháng 5-2021 I Giới thiệu:  Năm 1897, Eduard Buchner gửi báo khả xuất men từ tế bào nấm men sống để lên men đường Ở thí nghiệm đại học Berlin, ơng thấy đường lên men chí khơng có tế bào nấm men hỗn hợp1 Ơng đặc tên cho loại enzyme lên men sucrose “zymase”.2 1907, Eduard Buchner nhận giải NoBel hoá học “cho nghiên cứu sinh hố ơng phát ông lên men tế bào".1 Enzyme kiểm sốt phản ứng hóa học quan trọng trình sống cho phép chúng diễn quy mô thời gian cần thiết để đồng hóa q trình liên quan phản ứng chu kì Ngồi mối quan tâm chung sinh học chúng, protein đưa câu đố khoa học bản, nguồn gốc xúc tác enzyme chưa rõ ràng3 Chất xúc tác sinh học (enzyme) protein đẩy nhanh tốc độ phản ứng hố học Q trình xúc tác q trình làm thay đổi tốc độ phản ứng hoá học, hay nhiều chất phản ứng nhờ tham gia chất thêm gọi chất xúc tác4 II Yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến xúc tác enzyme: xúc tác acid base nói chung, rào cản entropy, hiệu ứng định hướng (ngun tắc chìa khố - ổ khoá) hiệu ứng liên quan đến động học Vì chất enzyme chất xúc tác nên không bị thêm biến đổi, enzyme tái sử dụng để trở thành enzyme thực nhiều vòng xúc tác Khi gặp điều kiện môi trường bất lợi phơi nhiễm với tác nhân gây biến tính SDS, formaldehyde, …sẽ xãy tượng biến tính: liên kết yếu phân tử liên kết ion, tương tác Van der Waals, tương tác kị nước…đứt gãy chuỗi polypeptide dãn lại cấu trúc bậc (hoặc bậc hai) làm cấu hình ban đầu enzyme, enzyme chức III Cơ chế xúc tác enzyme: Trong số giả thiết đưa chế “ổ khóa chìa khóa” quen thuộc, ràng buộc phân tử chất đến vị trí hoạt động enzyme kích hoạt chất5 Enzyme có vai trị “ổ khố” thể qua vị trí liên kết có cấu trúc đặc hiệu mà có chất đặc hiệu đóng vai trị “chìa khố” có cấu trúc khơng gian khớp với miền hoạt động enzyme Sự kết hợp enzyme động học kĩ thuật protein (được hỗ trợ tinh thể học phân tích, mạnh mẽ việc xác định vai trò tiếp xúc – chất riêng lẻ xúc tác enzyme phản ứng6 Cơ chế Michaelis – Menten: phản ứng xúc tác enzyme, phản ứng bậc chất nồng độ thấp, nơi diện diện chủ yếu enzyme E thứ tự 0; Còn chất nồng độ chất cao, nơi enzyme chủ yếu diện dạng ES7 Phân tích lượng tự Gibbs, ta có sơ đồ: E+S ES EZ EP E+P Trong đó: S chất; ES EP phức hợp liên kết với enzyme S P; EZ chất trung gian liên kết với enzyme; P sản phẩm cuối8 Gồm giai đoạn chính: + GĐ1: Enzyme kết hợp với chất liên kết yếu tạo thành phức hợp enzyme – chất (ES) không bền, phản ứng xảy nhanh đòi hỏi lượng hoạt hoá thấp + GĐ2: Xãy biến đổi chất dẫn đến kéo căng phá vỡ liên kết đồng hoá trị tham gia phản ứng + GĐ3: Tạo thành sản phẩm, enzyme giải phóng dạng tự Cơ chế xúc tác enzyme khác nhau, tất chế có chung nguyên tắc chất xúc tác hố học: giảm (ít hay nhiều) hàng rào lượng cản trở chất phản ứng (hoặc chất) khỏi sản phẩm9 Việc giảm lượng hoạt hoá (Ea) làm tăng số lượng phân tử chất tham gia phản ứng “vượt qua” hàng rào lượng tạo thành sản phẩm phản ứng Như chất xúc tác làm giảm lượng hoạt hoá phản ứng, nên enzyme xúc tác phản ứng diễn theo hai chiều, tức làm tăng tốc độ phản ứng khơng làm thay đổi cân hố học Các phản ứng enzym đóng vai trị quan trọng việc kiểm soát thực hầu hết q trình sống Do đó, hiểu cách thức hoạt động enzym có tầm quan trọng thực tế Về mặt này, điều quan trọng phải hiểu nguồn gốc sức mạnh xúc tác to lớn enzyme, thách thức đại lý sinh Mặc dù nhiều yếu tố câu đố làm sáng tỏ nghiên cứu sinh hóa cấu trúc, nguồn sức mạnh xúc tác enzym chưa phổ biến rộng rãi hiểu rõ ràng không đồng ý cộng đồng khoa học Sự đồng thuận rút gọn thành câu như, “enzyme liên kết trạng thái chuyển tiếp mạnh trạng thái “hoặc" Các nhóm xúc tác định hướng hồn hảo" Tuy nhiên, tun bố khơng đủ để giải thích sức mạnh xúc tác câu hỏi thực cách ràng buộc vi phân hoàn thành nhóm xúc tác thực tế gì? Của xúc tác enzyme; Hơn nữa, người ta lập luận khác chế, phản ứng enzyme dung dịch, mơ tả cộng hóa trị xúc tác Tuy nhiên, trên, lượng tương ứng hiểu cách định lượng cho thời gian dài chưa phần câu đố xúc tác Điều quan trọng phải phân biệt giữa: + Ảnh hưởng việc có chế khác giải pháp enzym + Đề xuất xúc tác cộng hóa trị thực (nơi nhóm phi hóa học “liên kết” với trạng thái chuyển tiếp) Ở mức độ nào, rõ ràng nghiên cứu sức mạnh xúc tác enzym nên tập trung vào việc làm sáng tỏ nguồn gốc ảnh hưởng lớn môi trường trang web hoạt động thật hiển nhiên chế khác có lượng khác nước Tất nhiên, người ta hỏi liệu enzyme mơi trường cung cấp tương tác cộng hóa trị khơng cộng hóa trị, điều khơng nên nhầm lẫn với sẵn có chế khác enzym dung dịch Điều phần giải vấn đề giới thiệu quy mô xúc tác không bao gồm ảnh hưởng việc có chế khác enzyme dung dịch ảnh hưởng liên kết trạng thái chất phản ứng10 Một số enzyme có tính đặc hiệu tuyệt đối (enzyme hoạt động chất) Trong đó, có nhiều enzyme thể tính đặc hiệu nhóm chức, hoạt động nhóm chức hố học tương tự (khơng hồn tồn giống nhau) Nhiều enzyme lại có tính đặc hiệu lập thể, hoạt động đồng phân lập thể định, không hoạt động đồng phân lập thể khác11 Hệ đơn giản lý thuyết tốc độ tuyệt đối thành phần phức chất hoạt hoá cho phản ứng đưa dạng định luật tốc độ không áp dụng cho tất biểu thức, tốc độ giới hạn phát sinh từ số chế định phản ứng có enzyme xúc tác Những trường hợp giới hạn bất thường phát sinh chế có nhiều đường tạo sản phẩm (và tái tạo enzyme) Nững trường hợp bất thường xảy enzyme chủ yếu diện dạng chất trung gian phần đường phản ứng mà qua hầu hết sản phẩm khơng hình thành dạng chủ yếu enzyme khơng trạng thái cân với chất trung gian dọc theo đường phản ứng mà phần lớn sản phẩm hình thành Do đó, đường thay phản ứng xúc tác enzyme coi độc lập với đường khác với đường phản ứng thay phản ứng không xúc tác.7 Các cấu hình pH có giá trị cao pKi chất ức chế cạnh tranh hoạt hoá ion kim loại log (V/K) cho hoạt nhiều phản ứng chậm, chất nên khơng dính hiệu ứng đồng vị (V/K) chất tương tự Các cấu hình cho logV cho hiệu ứng đồng vị V đòi hỏi nhiều kiến thức chế động học để giả thích, chúng cung cấp thơng tin hữu ích khơng có cấu hình khác pKm hồ sơ cho chất không đơn giản để giải thích đơn khác biệt cấu hình (V/K) cấu hình V 12 Phương trình haldane liên quan đến động học số ium cân sử dụng để loại bỏ Keq phần hoàn toàn khỏi Eqn Xem xét phản ứng thuận như: 𝑣= 𝑃 ) 𝐾𝑒𝑞 𝑃 (𝑡+ ) 𝐾𝑣 𝑉1 (A + 𝐾𝑎 Từ hai, đóng góp phản ứng ngược gần điểm cân ức chế sản phẩm P rõ ràng Do có động năng: Ka, Kp, Vt, V số nhiệt động lực học Keq cần thiết để mô tả hành vi động học hệ thống trạng thái ổn định.13 Đầu tiên, cần có đại phân tử để xúc tác hiệu quả, nói chung với trọng lượng phân tử xấp xỉ 5000-10000 Nhiều lao động dành cho việc chế tạo mô hình chất xúc tác phân tử lượng thấp enzyme phân huỷ đến kích thước tối thiểu, nay, nhỏ đáng kể phân tử khơng tìm thấy mà tiếp cận chất xúc táchiệu enzyme hoạt động hoàn toàn Thứ hai, enzyme mà chế toàn diện thành lập, nhiều trung gian gần ln bị phát Chia phản ứng hóa học thành nhiều bước có lượng hoạt hóa tương đối thấp, trái ngược với bước lượng kích hoạt cao, dường tính trình xúc tác cách rõ ràng để nâng cao tốc độ phản ứng Trong số trường hợp, điều liên quan đến hình thành chất trung gian enzyme-cơ chất cộng hóa trị ổn định, trong trường hợp khác, chất trung gian giữ lại loài liên kết bất đối kháng với enzyme Cuối cùng, nhiều thay đổi tuân thủ dường đặc điểm chung chế enzym Trên thực tế, khả có nhiều phù hợp tính độc đáo đại phân tử Vai trò thay đổi cấu trúc trình xúc tác chưa hiểu đầy đủ, số khả rõ ràng Ví dụ, cấu trúc tối ưu hóa cho bước chuỗi phản ứng, thường thay đổi tuân thủ hợp tác tinh tế Sự ràng buộc chất tăng cường nhờ thay đổi enzyme cấu trúc, ví dụ "mơ hình phù hợp cảm ứng", chất định hướng xác cho axit-bazơ xúc tác tĩnh điện Ngồi ra, mơi trường phản ứng bị thay đổi rõ rệt: nước vắt khỏi hoạt động vị trí, số lượng hạn chế phân tử nước giữ lại để làm xúc tác Điều có hiệu tạo môi trường điện môi thấp nơi tương tác tĩnh điện tăng cường pK nhóm ion hóa bị thay đổi đáng kể Các enzyme đóng vai trị thay đổi cấu trúc suốt đại phân tử với trình xúc tác Có lẽ mơ hình rõ ràng cho vai trò đề xuất Eyring Lumry "giá đỡ", nơi enzyme hoạt động giá đỡ thời trung cổ kéo chất Cùng dịng tương tự, mơ hình phá vỡ liên kết khơng hóa trị việc tạo đại phân tử kết hợp với kiện xúc tác công nhận chế động lực học để giảm lượng hoạt hóa Trong trường hợp, khả thích ứng phù hợp đại phân tử rõ ràng cần thiết cho chức enzyme.14 IV Năng lượng xúc tác enzyme: Năng lượng hoạt hố có xúc tác enzyme nhỏ nhiều so với trường hợp khơng có xúc tác mà nhỏ so với trường hợp có chất xúc tác thơng thường Các enzyme tạo căng thẳng mạnh mẽ lên trạng thái chất chúng làm giảm lượng hoạt hố tương đối, nhiên lý thuyết gần nghiên cứu thực nghiệm chúng không yếu tố quan trọng Một số giải thích khác sử dụng entropy hiệu ứng quan trọng phản ứng enzyme.15 Xúc tác bước Cách lại để hiệu suất hệ thống chất trung gian kết nối chúng có lượng tự nhau, cải tiến giảm lượng tự kích hoạt bước mà chất trung gian trạng thái chuyển tiếp có ý nghĩa mặt động học Loại thay đổi yêu cầu tinh vi tất chế Enzyme phân biệt trạng thái chuyển tiếp chất trung gian liền kề ràng buộc trạng thái chuyển tiếp chặt chẽ Hiệu suất xúc tác enzyme so với phân tử hữu cơ, phân tách thành ba dạng thay đổi lớn cấu hình lượng tự Gibbs Thứ tự in có độ khó tăng dần, “ràng buộc đồng nhất”; “ràng buộc khác biệt” “xúc tác bước bản” Đối với thay đổi “ràng đồng nhất” lượng tự trạng thái ràng buộc giữ nguyên tương thay đổi trạng thái không ràng buộc Các thay đổi vể “ràng buộc khác biệt” nhiều hơn, tinh vi yêu cầu enzyme phân biệt chất trung gian liên kết với Tinh vi cải tiến liên quan đến “xúc tác bước bản” enzyme phải phân biệt trạng thái chuyển tiếp trạng thái bước có ý nghĩa động học.8 Phương pháp LCA công cụ qua trọng sử dụng để so sánh tác động mơi trường gán cho sản phẩm cách định lượng tất đầu vào đầu dịng chảy phân tích cách vật liệu này, dịng chảy tác động đến mơi trường.16 Chúng tơi nghiên cứu q trình galactosyl hóa với β-galactosidase từ Bacillus tuần hoàn để tổng hợp N-acetyllactosamine từ lactose Nacetylglucosamine Phản ứng có vấn đề thực hệ thống nước điều kiện này, enzim xúc tác thủy phân thứ cấp sản phẩm Do đó, lợi suất thấp 30% điều quan trọng phải tách biệt enzyme sản phẩm thu sản lượng tối đa Việc bổ sung 25% …[MMIM] [MeSO4] làm đồng dung mơi hịa tan với nước gây thủy phân thứ cấp sản phẩm bị triệt tiêu hiệu quả, dẫn đến tăng gấp đôi suất lên gần 60% Nghiên cứu động học chứng minh hoạt động enzym không bị ảnh hưởng diện IL Enzyme ổn định điều kiện điều kiện sử dụng cho phép sử dụng lặp lại sau lọc với màng siêu lọc có bán thị trường.17 Quang phổ đơn phân tử theo dõi thay đổi cấu trúc đại phân tử có chứa fluorophores mà quang lý học bị ảnh hưởng trực tiếp thay đổi đó, ví dụ: FRET truyền lượng cộng hưởng Förster dập tắt Ngồi ra, sử dụng để nghiên cứu ảnh hưởng thay đổi cấu trúc động học hóa chất phản ứng xúc tác enzym chất trung gian phát huỳnh quang Trong hai trường hợp, đầu thử nghiệm quỹ đạo photon chứa thông tin đặc điểm thang thời gian tuân thủ thay đổi Các loại thử nghiệm địi hỏi loại lý thuyết để phân tích chúng Về mặt cổ điển, việc phát photon liên kết với chuyển đổi động học hai trạng thái mơ tả phương trình tốc độ hóa-động học.18 V Vai Trị loại xúc tác enzyme: Glutathione S-transferase nhóm enzyme có chức chủ yếu chất xúc tác nucleophilic bổ sung thiol glutathione (GSH) vào phân tử chứa nhóm chức lưỡng phân Khi làm chúng hoạt động chất xúc tác gom chất độc hại tiềm tàng Tầm qua trọng chúng, protein thể rõ nồng độ cao chúng mô gan.19 Tế bào nhiên liệu sinh học enzyme (EBFC) loại tế bào nhiên liệu đặc biệt sử dụng enzyme sinh học làm chất xúc tác điện hiệu sử dụng hố chất có nguồn gốc từ lồi sống glucose, acid lactic, …làm nhiên liệu Vì khả tạo lượng thể sống chất lỏng sinh học chỗ mà khơng gây rủi ro cho quan sinh học Điển hình ứng dụng EBFC xuất hiện: + Hoạt động máy phát cấy ghép thiết bị y học cấy ghép + Phát triển EBFC thành cảm biến sinh học tự cung tự cấp lượng theo dõi điều chỉnh tình trạng sức khoẻ theo thay đổi sản lượng EBFC Nghiên cứu EBFC trải qua lịch sử 50 năm Tuy nhiên, nghiên cứu chứng minh đạt EBFC hiệu vượt trội thể sống sinh vật chất lỏng thách thức.20 Các hệ thống sinh học có ngăn nắp cao, với nhiều mức độ giam khác bên sinh vật sống Sự khác biệt ngăn sinh học nhân tạo hạn chế chất thứ hai nói chung cứng (tức thu đươc cấu trúc hoá học) thay đổi phân tử sinh học; Trong gia đoạn thực khác, giai đoạn trước có đặc điểm mềm (cấu trúc có khả xen kẽ) với phân tử sinh học có khơng pha Sự xuất cấu trúc khó khăn việc nghiên cứu ma trận sinh học hệ thống có ngăn thường phức tạp chúng cần mơ hình hố nhiều hệ thống hạn chế đơn giản, có khả tính đến việc thiếu tính lý tưởng nhiệt động lực học cấu trúc sinh học tự nhiên Đối với việc giam giữ hệ thống sinh học/phỏng sinh học, phân biệt giam cầm cứng mềm phải ghi nhớ Thông thường, giam giữ cứng định nghĩa tường ma trận giam giữ cố định, khi, giam giữ mềm, chuyển động ma trận Về mặt này, ma trận "cố định" phải coi phép gần thơ chuyển động ngun tử diện hệ thống vật chất, nhiệt độ thấp, đông lạnh, dao động ngun tử điểm khơng Do đó, từ quan điểm động lực học, giam giữ cứng đề cập đến tình chuyển động ma trận có tần số cao (thời gian pico giây/nano giây thang đo) biên độ thấp (nhỏ 0,1Å) ảnh hưởng đến chuyển động protein thời gian/không gian cân gần cản trở hoàn toàn chuyển động biên độ lớn, chậm Mặt khác, giới hạn mềm chuyển động ma trận xảy khoảng thời gian từ micro giây đến giây 1Å lên đến 100Å tỷ lệ không gian Do đó, protein bậc ba chí bậc bốn thay đổi cấu trúc xảy thang khơng gian-thời gian cho phép Do đó, khái niệm hạn chế khơng hình học, mà cịn động (giam cầm lập thể) Cả hai phương pháp giam giữ, cứng mềm, hầu hết hoạt động hiệu ứng khối lượng bị loại trừ Tuy nhiên, giam giữ mềm (có thể thu cách tăng đơn giản đại phân tử sinh học tập trung (đông đúc chí tự đơng đúc) với việc bổ sung chất pha trộn phủ đóng gói phân tử sinh học) đề cập đến tác động thành phần hòa tan (thường đại phân tử) để giam giữ cứng (thường tìm thấy phân tử sinh học bị mắc kẹt lỗ chất rắn, tinh thể thủy tinh) đề cập đến hiệu ứng ranh giới cố định (hoặc giới hạn) đến chất hòa tan đại phân tử Trong hai trường hợp, có giảm bớt phù hợp khả dụng có, diện phần thể tích lớn phân tử khác rào cản tĩnh chuyển động Một khác biệt quan trọng chất đông đúc đại phân tử ủng hộ cấu trúc nhỏ gọn, với chi phí lượng miễn phí tối thiểu tương thích với tương tác với đám đơng (thường với bán kính hồi chuyển nhỏ hơn), hạn chế ủng hộ quy định có hình dạng bổ sung cho hình dạng thể tích giam giữ Điều áp dụng cho ma trận disaccharide trehalose, ma trận silica gel tạo cách tạo khuôn đại phân tử thông qua quy trình sol-gel: đại phân tử nhúng thơng qua cấu trúc tuân thủ tốt ma trận giới hạn khoang tiêu ban đầu tạo Một quan điểm khác đại phân tử định hình ma trận hình thành giống bàn tay đeo găng tay Trong hai, mạng kết sau tạo gel, cấu trúc khơng tương thích với hình dạng khoang trở nên khơng có hương vị.21 Phân tích gen thực cách chỉnh DHFR trình tự sử dụng chương trình Clustal-W sau chỉnh sửa tinh chỉnh cách sử dụng liệu cấu trúc 36 loài sử dụng E coli; Citrobacter freundii; Vi khuẩn sinh ruột; Klebsiella khí sinh học; Haemophilus influenzae; Salmonella typhimurium; Bacillus subtilis; Neisseria gonorrhoeae; Staphylococcus haemolyticus; Deinococcus radiodurans; Staphylococcus epidermidis; Staphylococcus aureus; Phế cầu khuẩn; Haloferax núi lửa; Enterococcus faecium; Enterococcus faecalis; Mycobacterium tuberculosis; Mycobacterium avium; Điện thoại di động Zymomonas; Aeromonas salmonicida; Lactococcus lactis; Lactobacillus casei; Heliothis virescens; Pneumocystis carinii; Chlamidia pneumoniae; Proteus mirabilis; Homo sapiens; Nấm Candida albicans; Herpesvirus saimiri; Aedes albopictus; Drosophila melanogaster; Chlamidia trachomatis; Caenorhabditis elegans; Cơ bắp; Shigella sonnei; Shigella flexneri Hơn nữa, mơ hình bảo tồn trình tự ghi nhận cách toàn diện liên kết 121 trình tự DHFR thu từ tìm kiếm sở liệu SWISS-PROT TrEMBL Động học nghiên cứu nhiều đột biến liên quan đến việc xây dựng đột biến đo số tốc độ để chuyển hydrua kỹ thuật dòng chảy dừng pH 7,0.22 VI Ứng dụng: Tác động môi trường việc sản xuất dầu diesel sinh học từ cọ dầu metanol sử dụng natri hydroxit, lipase hào tan xúc tác lipase cố định cho dung dịch 1Mg, 5Mg 10Mg Kết cho thấy 1Mg, lực sản xuất diesel sinh học, trình xúc tác cố định cho thấy tác động môi trường cao so với natri hydroxit lipase hoà tan Lý có số lượng cao hoạt động đơn vị liên quan đến sản xuất lipase cố định dẫn đến yêu cầu số lượng nhiều nguyên liệu thô sử dụng lượng Như lực sản xuất tăng, tác động môi trường lipase cố định trình xúc tác giảm so với hai quy trình Cho 5Mg 10Mg dung tích mơi trường tác động chất xúc tác lipase cố định giảm tất danh mục so với hai quy trình cịn lại Vì chất xúc tác lipase cố định tái sử dụng 10 lần tương ứng, cho thấy tác động mơi trường Trong trường hợp chất xúc tác lipase hòa tan, tăng lượng dầu diesel sinh học lực sản xuất tăng tác động đến môi trường so với natri hydroxit lipase cố định chất xúc tác Đối với khả sản xuất diesel sinh học 10 Mg, chất hịa tan Q trình xúc tác lipase cho thấy tác động môi trường caoso với hai quy trình cịn lại Điều nhu cầu nguyên liệu lượng cao Dựa nghiên cứu LCA sản xuất diesel sinh học cách sử dụng chất xúc tác khác nhau, người ta kết luận rằng, môi trường tác động sản xuất diesel sinh học sử dụng chất xúc tác cố định giảm sử dụng lại so với kiềm enzym hòa tan chất xúc tác Mức độ tác động đến môi trường phụ thuộc mạnh số lần tái sử dụng Cũng cần lưu ý ma trận cố định q trình cố định đóng vai trị tác động mơi trường đề xuất sử dụng ma trận cố định với ký tự lành tính với mơi trường điều kiện q trình cố định nhẹ hơn.23 Ứng dụng enzyme cơng nghiệp cải thiện đáng kể hiệu tổng hợp hữu cơ, đặc biệt tổng hợp chất bất đối xứng Xúc tác enzyme vốn thúc đẩy trình sinh học theo hướng xanh, nhẹ hiệu hàng tỷ năm, ngày đươc sử dụng nhiều q trình cơng nghiệp để sản xuất hoá chất, dược phẩm vật liệu cho xã hội loài người Kể từ enzyme phát hiện, chiến lươc điều chỉnh enzyme để sử dụng làm chất xúc tác cho trình sản xuất cơng nghiệp; chẳng hạn biến đổi hố học, cố định, gây đột biến hướng vào vị trí, tiến hố có định hướng enzyme, metalloenzyme nhân tạo thiết kế tính tốn liên tục theo đuổi Ngược lại với chiến lược này, chỉnh sửa enzyme để dễ dàng tích hợp thẩm phân sinh học với xúc tác hoá học tiềm để ứng dụng enzyme cơng nghiệp.24 Phân tích động học phản ứng hoá học enzyme thúc đẩy cách tiếp cận quan trọng hoá học sinh học, sử dụng để xác định đặc điểm làm sáng tỏ hoá chất học trình thẩm phân sinh học kể từ công việc tinh vi lĩnh vực Fischer vào năm 189425: Fischer đề xuất đồng phân hợp chất $ để phân biệt a-Metylglucoside cũ sử dụng kí hiệu cho tất đồng phân bậc, a-Metylglucoside bị phân cắt invertase Sau 20 hiệu lực hai lần lượng dung dịch enzyme 50-350 khoảng nửa chuyển thành glucose Trong điều kiện metyl glucozit nguyên vẹn không thay đổi Điều đặc biệt đáng ý sau quan sát v E kenstein nhanh nhiều nhờ axit giảmvì đồng phân bị thủy phân.26 Và Michaelis – Menten vào năm 1913, vô số protein nghiên cứu đặc tính xúc tác chúng mơ tả, sử dụng hiệu Tuy nhiên, việc sử dụng rộng rãi hoan nghênh vấn đề nói chung chưa giải quyết: Mối tương quan thực nghiệm trực tiếp thiết lập động học phản ứng hóa học động lực học xác định không gian cấu trúc enzym Lý bắt nguồn từ việc thiếu thử nghiệm kỹ thuật cho việc chuẩn bị động học thoáng qua phân tích cấu trúc chúng Ở báo tiếp cận tiến cơng nghệ trộn lấy mẫu mang lại q trình dập tắt đông lạnh phương pháp tiềm lựa chọn để chuẩn bị tạm thời mẫu động học để phân tích cấu trúc.25 Trải qua giai đoạn: + Đồng hoá phản ứng hoá học cách trộn nhanh thành phần phản ứng + Để thay đổi thời gian phản ứng cách đưa mẫu đến cryomedium vào khoảng thời gian khác + Để bắt giữ chất trung gian thời cách đóng băng ddooth ngột hỗn hợp phản ứng Có thể lưu trữ mẫu làm lạnh đông nhiệt độ thấp thời gian dài cấu trúc phân tích cách sử dụng quang phổ khác kỹ thuật TÀI LIỆU THAM KHẢO Eduard Buchner - Biographical Accessed June 5, 2021 https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/1907/buchner/biograp hical/ Eduard Buchner - Nobel Lecture: Cell-Free Fermentation Accessed June 5, 2021 https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/1907/buchner/lecture/ Warshel A, Bora RP Perspective: Defining and quantifying the role of dynamics in enzyme catalysis J Chem Phys 2016;144(18):180901 doi:10.1063/1.4947037 Laidler KJ A glossary of terms used in chemical kinetics, including reaction dynamics (IUPAC recommendations 1996) Pure Appl Chem 1996;68(1):149-192 doi:10.1351/pac199668010149 Benkovic S, Science SH-S-, 2003 undefined Một quan điểm xúc tác enzyme science.sciencemag.org Accessed May 30, 2021 https://science.sciencemag.org/content/301/5637/1196.abstract Tonge PJ, Carey PR Forces, Bond Lengths, and Reactivity: Fundamental Insight into the Mechanism of Enzyme Catalysis Biochemistry 1992;31(38):9122-9125 doi:10.1021/bi00153a002 King EL, Altman C A schematic method of deriving the rate laws for enzyme-catalyzed reactions J Phys Chem 1956;60(10):13751378 doi:10.1021/j150544a010 Albery WJ, Knowles JR Evolution of Enzyme Function and the Development of Catalytic Efficiency Biochemistry 1976;15(25):5631-5640 doi:10.1021/bi00670a032 Srinivasan B Words of advice: teaching enzyme kinetics FEBS J 2021;288(7):2068-2083 doi:10.1111/febs.15537 10 Warshel A, Sharma PK, Kato M, Xiang Y, Liu H, Olsson MHM Electrostatic basis for enzyme catalysis Chem Rev 2006;106(8):3210-3235 doi:10.1021/cr0503106 11 Hóa lý với ứng dụng sinh học: Keith James Laidler: Tải xuống miễn phí, Mượn Truyền trực tuyến: Lưu trữ Internet Accessed June 4, 2021 https://archive.org/details/physicalchemistr00laid_112 12 Wallace Cleland W [22] The use of pH studies to determine chemical mechanisms of enzyme-catalyzed reactions Methods Enzymol 1982;87(C):390-405 doi:10.1016/S0076-6879(82)870249 13 Cleland W The kinetics of enzyme-catalyzed reactions with two or more substrates or products Biochim Biophys Acta - Spec Sect Enzymol Subj 1963;67:104-137 doi:10.1016/09266569(63)90211-6 14 Hammes GG Multiple conformational changes in enzyme catalysis Biochemistry 2002;41(26):8221-8228 doi:10.1021/bi0260839 15 Warshel A Energetics of enzyme catalysis Proc Natl Acad Sci U S A 1978;75(11):5250-5254 doi:10.1073/pnas.75.11.5250 16 Peñarrubia Fernandez IA, Liu DH, Zhao J LCA studies comparing alkaline and immobilized enzyme catalyst processes for biodiesel production under Brazilian conditions Resour Conserv Recycl 2017;119:117-127 doi:10.1016/j.resconrec.2016.05.009 17 Kragl U, Eckstein M, Kaftzik N Enzyme catalysis in ionic liquids Curr Opin Biotechnol 2002;13(6):565-571 doi:10.1016/S09581669(02)00353-1 18 Gopich I V., Szabo A Theory of the statistics of kinetic transitions with application to single-molecule enzyme catalysis J Chem Phys 2006;124(15):154712 doi:10.1063/1.2180770 19 Chen W jian, Graminski GF, Armstrong RN Dissection of the Catalytic Mechanism of Isozyme 4–4 of Glutathione S-transferase With Alternative Substrates Biochemistry 1988;27(2):647-654 doi:10.1021/bi00402a023 20 Yimamumaimaiti T, Lu X, Zhang JR, Wang L, Zhu JJ Efficient Blood-toleration Enzymatic Biofuel Cell via in Situ Protection of an Enzyme Catalyst ACS Appl Mater Interfaces 2020;12(37):41429-41436 doi:10.1021/acsami.0c11186 21 Cottone G, Giuffrida S, Bettati S, et al More than a confinement: “soft” and “hard” enzyme entrapment modulates biological catalyst function Catalysts 2019;9(12):1024 doi:10.3390/catal9121024 22 Agarwal PK, Billeter SR, Rajagopalan PTR, Benkovic SJ, Hammes-Schiffer S Network of coupled promoting motions in enzyme catalysis Proc Natl Acad Sci U S A 2002;99(5):27942799 doi:10.1073/pnas.052005999 23 Kenthorai Raman J, Foo Wang Ting V, Pogaku R Life cycle assessment of biodiesel production using alkali, soluble and immobilized enzyme catalyst processes Biomass and Bioenergy 2011;35(10):4221-4229 doi:10.1016/j.biombioe.2011.07.010 24 Cao Y, Li X, Ge J Enzyme Catalyst Engineering toward the Integration of Biocatalysis and Chemocatalysis Trends Biotechnol Published online February 4, 2021 doi:10.1016/j.tibtech.2021.01.002 25 Cherepanov A V., De Vries S Microsecond freezehyperquenching: Development of a new ultrafast micro-mixing and sampling technology and application to enzyme catalysis Biochim Biophys Acta - Bioenerg 2004;1656(1):1-31 doi:10.1016/j.bbabio.2004.02.006 26 Fischer E Einfluss der Configuration auf die Wirkung der Enzyme Berichte der Dtsch Chem Gesellschaft 1894;27(3):2985-2993 doi:10.1002/cber.18940270364 ... ràng buộc vi phân hồn thành nhóm xúc tác thực tế gì? Của xúc tác enzyme; Hơn nữa, người ta lập luận khác chế, phản ứng enzyme dung dịch, mơ tả cộng hóa trị xúc tác Tuy nhiên, trên, lượng tương... chất xúc tác khác nhau, người ta kết luận rằng, môi trường tác động sản xuất diesel sinh học sử dụng chất xúc tác cố định giảm sử dụng lại so với kiềm enzym hòa tan chất xúc tác Mức độ tác động... protein đưa câu đố khoa học bản, nguồn gốc xúc tác enzyme chưa rõ ràng3 Chất xúc tác sinh học (enzyme) protein đẩy nhanh tốc độ phản ứng hoá học Quá trình xúc tác trình làm thay đổi tốc độ phản ứng